Consolidacion Del Datacenter

7/30/2019 Consolidacion Del Datacenter

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Tecnologías del Sur Articulo de Interés

Por Federico Schmale



IT 2.0

La era de la Consolidación



Temario

Que es consolidar y porque es útil

Que es la Virtualización

Que son los Blades

Como utilizar ambas tecnologías para alcanzar la consolidación Consolidar fuera del datacenter

Otros tipos de consolidación



¿Qué se entiende por consolidar?

Dar solidez o firmeza a algo.

En el ámbito de TI, puntualmente en el datacenter, consolidación implicacombinar cargas de trabajo de diferentes equipos en un número menorde sistemas.

Se basa en el uso eficiente de los servidores de manera de reducir elnúmero total de servidores o minimizar la distribución geográfica de losmismos.

En la practica esto se denomina Server sprawl, situación en la cualmúltiples servidores sub utilizados requieren mas espacio o consumen

mas recursos de los que pueden “justificar”.



Que ventajas ofrece consolidar el Datacenter

En general los servidores trabajan a un 5-20% de su capacidad, algo quea los ojos de los financieros no resulta atractivo. Mas servidores significanmas recursos, espacio, energía, administración, mantenimiento, etc.

Queda claro entonces que reducir el número de sistemas a administrar es

el principal objetivo de los departamentos de TI. La reducción del numero de dispositivos en la infraestructura impactará

positivamente en el presupuesto del departamento de TI reduciendo el TCO y maximizando el ROI.

Es por esto que la tendencia global es a consolidar y se dice que

estamos en “la era de la consolidación”.



Reseña: TCO y ROI

TCO Costo total de propiedad (Total Cost of OwnerShip o TOI) es el costototal de proveer y mantener una solución informatica. Le permite a los usuariosconocer los costos directos e indirectos, así como los beneficios de la compra deequipos o software. Es un modelo que ayuda a las corporaciones a entender loscostos incurridos, presupuestados o no, por poseer y utilizar un componente de la

infraestructura informática a lo largo de su ciclo de vida. TCO = suma de costos directos + costos indirectos



Reseña: TCO y ROI

ROI retorno sobre la inversión (Return of investment o ROI) es elbeneficio que obtenemos por cada unidad monetaria invertida durante unperíodo de tiempo. Suele utilizarse para medir la viabilidad de unproyecto y medir su éxito.

ROI = Beneficios/Costos

El costo siempre es más fácil de medir. Casi siempre sabemos lo quegastamos pero lo realmente complicado es cuantificar el beneficio.



Métodos de Consolidación

Una forma de consolidar servidores es reducir el numero de servidoresconsolidando múltiples aplicaciones en un único servidor, esto sedenomina escalabilidad vertical.

Muchas veces no es posible de aplicar dada la heterogeneidad desistemas dentro del datacenter, p.ej. Un Active Directorycorriendo enWindows 2003 Server y una servidor web corriendo en Linux. Estoimposibilita colocar ambos servicios en el mismo equipo* ya que utilizandiferentes S.O. Otras veces no es posible por cuestiones de seguridad.

Debemos utilizar una plataforma que nos permita utilizar al máximo elpoder de computo del servidor y a su vez sea independiente de laheterogeneidad de sistemas que conviven en el datacenter.



Virtualización

En este punto es donde entra en juego la virtualización de hardware ya quepermite crear una abstracción lógica de los aspectos físicos del hardwaresubyacente y así ver al hardware como un pool de recursos.

Esta capa o nivel existe entre el hardware del equipo (host) y el sistema operativode la máquina virtual (guest) que corra sobre el.

La clave esta en que podemos tener múltiples instancias de sistemas guest(virtuales) sobre un mismo host sin importar que sistema operativo* corran lasmaquinas virtuales.

* Dependiendo de la técnica usada



Virtualización

Existen varias técnicas que logran crear esta abstracción. Cada técnicatiene contraposiciones entre la performance que brinda y su flexibilidad.En general mayor performance implica menos flexibilidad y viceversa.

Las mas conocidas son:

- Emulación

- Paravirtualización

- Virtualizaciónde SO

- Basada en Host

- Hypervisor



Virtualización

Podemos clasificarlas principalmente si requieren de un sistema operativobase debajo de la capa de virtualización o directamente la virtualización serealiza sobre el hardware (bare metal).

Virtualización

Sobre SO Hypervisor

Emulación Full Paravirtualización Traducción Binaria

Virtualizaciónde SO



Virtualización

Emulacion

Es la mas fácil de implementar y menos eficiente forma de virtualizaciónde todas las nombradas anteriormente. Esta permite a un SO corrersobre otro SO. El emulador recrea el entorno entero, incluyendo todas las

instrucciones de CPU y los dispositivos de E/S utilizando software. Estonos permitiría por ejemplo correr Windows sobre Linux. Los emuladoresposeen una sobrecarga muy importante ya que cada instrucción de CPUdebe ser traducida y ejecutada por un proceso de emulación. Uno de losemuladores mas propagados es QEMU.



Virtualización

Virtualización de SO

Es virtualización completa a nivel de SO la cual crea múltiples entornosvirtuales del SO base. Cada instancia posee un entorno en donde seejecuta compartiendo recursos de sistema (ya virtualizados) y el SO de

base. Dado que cada instancia comparte el mismo SO virtualizado, esdecir cada instancia es una copia, el overhead es mínimo. Esto limita elsoporte a sistemas operativos que pueden correr, ya que solamente sepuede virtualizar una copia del base. Ejemplos de esto son Solariscontainers para Solaris y Virtuozzo (win y Linux).



Virtualización

Full (Host-approach)

La técnica basada en host es una mezcla de emulación y virtualizaciónde SO en donde hay un sistema operativo corriendo bajo el entornovirtualizado. Hay una capa entre las diferentes instancias virtualizadas

(guests) y el sistema operativo base (host), pero a diferencia de lavirtualización de host no es necesario que las instancias sean una copiadel SO base, esto permite que se creen entornos heterogeneos. Sinembargo cada operación de E/S deben pasar tres niveles de software (elSO virtual, la capa de virtualizacion y el SO base ), esto no lo hace lamejor opción para aplicaciones de E/S intensiva. Ejemplos de

virtualización basada en hostson MS Virtual Sever, VMware Server yVirtual Box.



Virtualización

Basada en Host (Host-approach)



Virtualización

Paravirtualización

En este caso el sistema operativo huésped debe ser modificado parasaber que va a correr en un entorno virtualizado. El huésped utiliza unaAPI especial para comunicarse con la capa de virtualización y interactuar

directamente con el hard. Si bien tenemos claros beneficios por el lado dela performance se pierde compatibilidad ya que el SO huésped debe sermodificado. Uno de los componentes más destacados de esta familia esXEN, quien permite paravirtualización utilizando sistemas operativosmodificados. También Hyper-V de Microsoft.



Virtualización

Translación Binaria

La traduccíon binaria al igual que la emulación virtualiza el hardware,memoria, CPU, E/S y almacenamiento para las diferentes máquinasvirtuales. El kernel del hypervisor traduce todas las instrucciónes del SO

virtual al hardware subyacente. La instancia virtual realiza una hypercallal hypervisor y este la traduce al hardware. Esto genera mas sobrecargaque el enfoque de paravirtualización, pero no limita a usar solo SOmodificados, podemos usar cualquier SO.El principal exponente de esta técnica es Vmware ESX.



Virtualización

Hypervisor (Bare-Metal)



Estructuras: Xen Server y Vmware

Paravirtualización Vs Translación Binaria



Virtualización

La tendencia en general es a utilizar hypervisors como técnica devirtualización ya que brinda una buena performance y alta flexibilidad.

Para ambientes de testing la virtualización basada en host es unaexcelente alternativa.

Los tres hypervisors más conocidos son

- Vmware ESX

- Xen Server (open source)

- Microsoft Hyper-V



Virtualización

Gracias a está técnica alcanzamos la consolidación de muchas instanciasde servidores en un único servidor.

El grado de consolidación (guests/host) dependerá del hardware con quecuente el host y los requisitos computacionales del las diferentes

instancias virtuales que corran sobre el.



Virtualización

Hasta ahora escuchamos las ventajas que brinda la virtualización y de los que permitiríalograr en el datacenter. Si bien esto es cierto requerirá cierta seguridad en cuanto alhardware que dará soporte a nuestro entorno virtualizado, ya que estamos colocando todoslos huevos en la misma canasta.

Será necesario contar con hardware redundante (sin únicos puntos de falla) que soporte lacarga de las instancias virtuales que ejecuten sobre el y que además brinde la flexibilidadnecesaria para el crecimiento de la infraestructura. Los servidores blades cumplen contodos los requisitos anteriores y más. Además permiten seguir consolidando el datacenter.



Servidores Blade

La arquitectura de los servidores blade se diseño para minimizar losrequerimientos de espacio, simplificar las conexiones entre componentesy mejorar la administración de los componentes del sistema.

El chasis de los blades toma muchos principios de la arquitectura de

chasis construida para la industria de las telecomunicaciones y los aplica.El mas claro es el de colocar los blades en “slots”dentro del chasis. Otrode los principios es el de compartir una fuente de poder común a todoslos blades como así también la refrigeración. El chasis provee lainterconexión entre los blades y los distintos tipos de switch (Eth, SAN,etc) eliminando mucho del cableado necesario para los servers

rackeables comunes.



Servidores Blade

Los objetivos de diseño fundamentales para los sistemas blade son:

- Integración de varios componentes para ser compartidos por los bladesen el chasis, incluyendo fuentes de poder, ventiladores, dispositivos E/S,etc.

- La administración en conjunto de todos los blades, es decir, laadministración del chasis con todos sus componentes internos incluyendolos blades.

- Redundancia de los switchs y módulos de administración del chasiscomo así también del poder y de los coolers.

- ¿Por qué son una buena elección?



Servidores Blade

Infraestructura típica de datancenter

Layer 2switches

Storagefibre

switches

Storagefibre

switches

SAN

Layer 4-7switches

PublicInternet/intranetclients

Routers(L3 switches)

Firewalls

Fileservers

Webservers

Securitygateway

IBM WebSphere App li cation

Server so ftware

Networkservers

App li cationservers

Securityservers

App li cationservers



Servidores Blade

Infraestructura implementada con Blade servers

Único punto de administración de servidores

Eliminaciondel cableado de interconexión LAN

Eliminaciondel cableado de interconexión SAN

Switches integrados dentro del chasis

Costos de KVM reducidos

Costos de distribución de energía reducidosdrasticamente

Reducción en consumo de energía, enfriamiento yespacio.

PublicInternet/intranetclients

RoutersFirewalls

SAN



Servidores Blade

0

10

20

30

40

50

60

7080

S e

r v e r s p e r R a c k

5KW 10KW 15KW 20KWRack Pow er Available

x3550 HS21

77573819HS21

52392613x3550

20KW15KW10KW5KWServer



Servidores Blade

Costo adquisición

Servidores Ethernet

- Switches- Cableado

Fibra- Adaptadores- Switches- SFP/GBIC- Cableado

Administrac ión- Adaptadores- Cableado- Puertos del switch

KVM- Switches- Cableado

Power - Fuentes- Cableado

Racks Extesiones de Garantía

Costo Operacional

Espacio- Costo por metro cuadrado

Operacional- Energia- Aire acondicionado

Peso- Peso en el piso

TCO / Administración

- Instalación/Armado- Expansion- Comlejidad- Diskless



Servidores Blade

Queda claro de lo anterior que esta arquitectura permite minimizar el TCOy maximizar el ROI por lo que son la elección elegida por la mayoría delos departamentos de TI en la actualidad.

Además permite consolidar todos los dispositivos del datacenter en unasola entidad.



Servidores Blade

Los Componentes de la arquitectura son:

- Chasis

- Blades

- Switchs- Módulo de administración

- Módulos compartidos

- KVM

- DVD, Floppy

- Podría tener o no storage interno



Servidores Blade

Chasis

Contiene todos los componentes del sistema, conecta los componentes através del mid-plane. Incluye las fuentes y ventiladores que proveenenergia y ventilación a todo el sistema.



Servidores Blade

Chasis (Frente)

14 slots

Optical drive Diskette driveUSB port

Soportes

Peso:40KgHasta 110 Kg lleno



Servidores Blade

Chasis (Atrás)

Coolers redundanteshot swap

Módulo deAdministración

Slot libre para

otroMódulodeadmin)4 SlotsparaSwitchs

Fuentesredundantes hot

swap



Blade Server

Chasis (diagrama interno)

Uppermidplane

Lowermidplane

E/S y poderredundantes

Bladeserver

Bladeserver

Espacio deventilación

Switchsredundantes



Blade Server

Chasis (Mid-plane)

ConectorE/S

ConectorE/S

ConectorEnergía

Conectorde energía

Espacio deVentilación

Espacioocupado por el servidorUpper midplane

Lower midplane

IBM BladeCenter E Chassis



Blade Servers

Blade

El blade es el elemento de computo o nodo de procesamiento de laarquitectura. Puede tener 1 o 2 CPUs los cuales a su vez pueden sermulticore, existen algunos de 4 CPU que ocupan 2 unidades en el chasis.

Además tienen memoria, red y una tarjetas de E/S. Pueden o no tenerdiscos.



Blade Servers



Servidores Blade

Blade (Interior)

12x VLP DDR3

(96GB Max / 1333MHz Max)

USB Interno

(Embedded Hypervisor)

Slots de Expansión para

E/S(1x CIOv + 1x CFFh)

Conexiones de Poder y E/S

2x Intel Xeon 5500

(Nehalem EP)

2x Discos Hot-Swap

(SAS o SSD)



Servidores Blade

Módulos ConectividadComúnmente existen dos tipos de módulos, los switch y los pass-trougth.La diferencia entre uno y otro es que uno es que los switches sondispositivos activos, concentradores de E/S que conmutan paquetes,mientras que las tarjetas de pass-trough son adaptadores 1-1 entre elblade y el exterior. La arquitectura cuenta generalmente con 2 o 3

switches por chasis que comunican los blades con distintos tipos deredes en el exterior por ejemplo ethernety SAN.



Servidores Blade

Módulo de Administración

Es el responsable de manejar ycontrolar varios componentes delsistema, fuentes, coolers, switches ylos blades. Es también responsable de

encender y apagar el sistema y suscomponentes individualmente.



Servidores Blade

Almacenamiento

No existe un tipo de dispositivo de almacenamiento especial para estetipo de arquitectura. Pueden ser discos internos en los blades,subsistemas de discos conectados directamente a la “lata”o bien unaSAN. Teniendo en cuenta que hablamos de consolidar y de maximizar el

uso de recursos en busca de minimizar el TCO y maximizar el ROI loideal sería pensar en un almacenamiento compartido para todos losblades. Es decir, una NAS o una SAN. Esto nos permitiría guardardistintas imágenes de SO dentro de este almacenamiento permitiendoque cada blade bootee desde la imagen que desee. Por el lado de lavirtualización permitiría guardar sobre el mismo storage todas lasimágenes de las VMs pudiendo moverlas entre los diferentes blades pararealizar balanceo de carga o bien políticas de redundancia.



Servidores Blade

Almacenamiento



Consolidación

Ahora que ya conocimos las herramientas vemos que utilizandolas en conjunto podemos alcanzar un altogrado de consolidación dentro del datacenter. Por un lado tenemos la consolidación por hardware quebrinda el utilizar servidores blade y por otro la consolidacion por software que brinda la virtualización.

Y generar una infraestructura virtual consolidada sobre una arquitectura que brinda un alto grado detolerancia a fallos.



Consolidación

Esto nos brindara además ventajas adicionales. Cualidades que anteseran muy difíciles o hasta imposibles de alcanzar.

Los hypervisors mas importantes permiten:

- Movimiento de instancias (guest) en caliente.

- Balanceo dinámico de recursos.

- Alta disponibilidad.

- Políticas de Failover.

- Clonar instancias en caliente.



Consolidación

Vmware Infraestructure 3 Video Demo



Consolidación

Arquitectura Vmware Infrastructure 3 ( hoy Vsphere 4)



Consolidación Fuera del Datacenter

Consolidación de equipos de escritorio.

Es un concepto que tiene mas de 30 años y que ahora vuelve paradesplazar al concepto de workstation en el usuario final. El objetivofundamental perseguido como siempre es el de minimizar el TCO y

maximizar el ROI.Consiste en clientes delgados conectados a la red y mapeados a una

instancia virtual que corre en un servidor centralizado. Bajo este modelose ahorra en hardware y sobre todo en administración, energia yseguridad.



Consolidación Fuera del Datacenter

Thin Client



Otros tipos de Consolidacion

A considerar:

- Consolidación de Servidores

- Consolidación de aplicaciones

- Consolidación de Storage

- Consolidación de servicios compartidos

- Consolidación de redes

- Consolidación de centros de datos (centralización)

- Consolidación de los recursos humanos y los procesos.



Ing. Federico SchmaleTecnologías del Sur

Tel: 0291 – 155054235

Mail: [email protected]

WEB: www.tecnologiasdelsur.com

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